Hyaluronsäure: Eigenschaften, Wirkung und Anwendung

Hyaluronsäure ist ein Stoff, der natürlicherweise im menschlichen Körper vorkommt und dort wichtige Aufgaben erfüllt. Sie bindet Wasser, sorgt für Elastizität von Gewebe und spielt eine zentrale Rolle bei der Schmierung von Gelenken sowie bei der Wundheilung. Gleichzeitig hat sie sich in den letzten Jahren zu einem festen Bestandteil der Medizin und Kosmetik entwickelt. Ob als Injektion bei Arthrose, als Hilfsmittel in der Augenheilkunde oder als Feuchtigkeitsspender in Pflegeprodukten – Hyaluronsäure verbindet wissenschaftlich belegte Wirksamkeit mit breiter praktischer Anwendung.

Hyaluronsäure – Definition

Hyaluronsäure (neue Bezeichnung: Hyaluronan) ist ein Polysaccharid – genauer ein Glycosaminoglycan, also ein Polysaccharid, das aus sich immer wiederholenden Disacchariden besteht. Es kommt im Körper fast ubiquitär – also überall – vor. Entsprechend wird dem Molekül eine wichtige Rolle bei der Zellproliferation (Wachstum), Zellmigration (Bewegung) und entsprechend auch der Metastasierung („Streuung“) von Krebszellen zugeschrieben. Zuerst wurde das Hyaluronan im Glskörper des Auges entdeckt.

Hyaluronsäure – Aufbau und Synthese

Die Zweierzucker, also Disaccharide, der Hyaluronsäure bestehen aus der sogenannten Glucuronsäure sowie N-Acetylglucosamin. Diese beiden werden über eine bestimmte glukosidische Bindung (ß-1,3-Bindung) verknüpft. Die einzelnen Disaccharide liegen wiederum zu einem langen, unverzweigten Strang verbunden vor. Zwischen ihnen liegt eine ß-1,4-Bindung.

Eine solche Kette kann 250 Bausteine lang sein, aber auch auf bis zu 50.000 wachsen. Sie verfügt zwar nicht über Querbindungen, einzelne Stränge können sich aber durch nicht-kovalende Bindungen (also solche Bindungen, die nicht fest verbunden sind, sondern durch Polarität bestehen) aneinanderknüpfen. So kann das Hyaluronat auch an Proteine gebunden vorliegen. Davon abgesehen liegt es frei im Gewebe vor.

Synthese

Hyaluronsäure entsteht in der Zelle, wobei bestimmte Membranproteine für die Synthese verantwortlich sind. Das zentral bestimmende Enzym (Schlüsselenzym) ist die Hyaluronsäure-Synthetase. Sie verknüpft einzel vorliegende Zucker (Monosaccharide) miteinander. Noch im Aufbau wird das Hyaluronan aus der Zelle durch sogenannte ABC-Transporter hinausgeschoben. Die ß-1,4-Bindungen des Moleküls können im Körper durch die Hyaluronidase gespalten werden. Diese wird durch die Schilddrüsenhormone T3 und T4 induziert, weswegen es bei einer Unterfunktion zu Myxödemen (nicht wegdrückbare Aufschwellung der Haut) kommen kann.

Hyaluronsäure – Funktion

Vor allem in der Extrazellulären Matrix (EZM) kommt die Hyaluronsäure vor. Sie ist Teil der Haut, des Knorpels, der Gelenkflüssigkeit oder auch des Glaskörpers. Entsprechend erfüllt sie viele unterschiedliche Funktionen:

Mechanischer Nutzen

Die Mechanische Funktion der Hyaluronsäure beruht vor allem auf ihrer Fähigkeit, viel Wasser speichern zu können. Dieses ist kaum komprimierbar, was eine Druckbeständigkeit der jeweiligen Gewebe zur Folge hat. So kann das an Hyaluronan gebundene Wasser beispielsweise die nicht fertig entwickelten und ausgehärteten Körperstrukturen eines Embryos schützen und im Nucleus pulposus fast das gesamte Körpergewicht tragen.

Gleichzeitig spielt die besondere Eigenschaft der Viskosität von Hyaluronan in Gelenken, bzw. der Gelenkflüssigkeit (Synovia), eine bedeutende Rolle: Diese ist nämlich von der Kraft, die auf sie wirkt, abhängig. Sprich: Je höher die Scherkräfte sind, desto niedriger ist die Viskosität. So können die Moleküle wie ein Kugellager die Reibung innerhalb der Gelenke bei Bewegung verringern. Gleichzeitig halten ihre molekularen Kräfte auch hier das Wasser fest, damit es nicht aus der Kapsel herausgepresst wird.

Biochemische Funktion

Die biochemischen Funktionen von Hyaluronan sind komplex und nicht vollends verstanden. Neben ihrer eigenen Rolle sind sie auch beim Aufbau noch größerer Moleküle beteiligt – den sogenannten Proteoglykanen. Darüber hinaus vermutet man eine Interaktion mit bestimmten Rezeptoren auf der Zelloberfläche. Die Interaktion scheint in Zellen vor allem Prozesse der Zellteilung und -Migration auszulösen. Das ist beispielsweise in der Entwicklung relevant, es wird aber ein ungünstiger Zusammenhang bei der Interaktion mit Tumorzellen vermutet. Auch auf die Gewebedurchlässigkeit kann Hyaluronsäure sich auswirken, was normalerweise einen positiven Nutzen hat, beispielsweise von Bakterien aber genutzt wird, um erleichtert in die Haut einzudringen und hier etwa ein Erysipel auszulösen.

Hyaluronsäure – klinische Bedeutung und Anwendung

Hyaluronsäure hat in der Medizin vielfältige klinische Einsatzgebiete. Sie wird beispielsweise bei Arthrose zur intraartikulären Injektion verwendet, da sie die Gelenkflüssigkeit viskoser macht, die Gleitfähigkeit verbessert und Schmerzen lindern kann. In der Augenheilkunde findet sie Anwendung als Bestandteil künstlicher Tränen oder während Operationen, um Gewebe zu schützen und Feuchtigkeit zu spenden. Zudem unterstützt Hyaluronsäure die Wundheilung, da sie Wasser bindet, ein feuchtes Milieu schafft und so die Regeneration von Haut und Schleimhäuten fördert.

Hyaluronsäure in der Kosmetik

In der Kosmetik wird Hyaluronsäure vor allem wegen ihrer Fähigkeit eingesetzt, große Mengen Wasser zu binden. Sie sorgt dafür, dass die Haut praller, glatter und besser durchfeuchtet wirkt. Häufig ist sie Bestandteil von Cremes, Seren oder Masken, die feine Linien und Trockenheitsfältchen sichtbar mindern sollen. Auch in Injektionen zur Faltenunterspritzung kommt Hyaluronsäure zum Einsatz, da sie das Gewebe von innen auffüllt und für ein frischeres Aussehen sorgt. Ihr großer Vorteil liegt in der guten Verträglichkeit und der natürlichen Abbaubarkeit im Körper.